Las costras
biológicas de suelos son comunidades microbianas especialmente
importantes para las tierras áridas. Protegen el suelo de la erosión y
contribuyen a la fertilidad de la tierra mediante la fijación de
carbono
ECOticias.
Un equipo internacional que estudió costras biológicas de suelo
en una amplia zona del suroeste norteamericano demostró que el
mantenimiento ecológico de estas se fundamenta en dos especies de
cianobacterias. En su trabajo, que publica el último número de
la revista Science, los investigadores argumentan que el
calentamiento global está provocando una redistribución geográfica de
las dos especies, lo que podría desencadenar efectos impredecibles
relacionados con la fertilidad de los suelos y la erosión.
"Las costras biológicas de suelos son comunidades microbianas
especialmente importantes para las tierras áridas. Protegen el suelo de
la erosión y contribuyen a la fertilidad de la tierra mediante la
fijación de carbono y nitrógeno y la absorción de nutrientes", apuntan
los expertos.
El equipo de investigación, coordinado por la Arizona State
University, analizó mediante secuenciación de ADN una gran cantidad de
muestras de estas costras, recogidas en zonas desérticas de los
estados de Oregón, Nuevo México, Utah y California (EE UU).
De este modo los científicos, entre los que se encuentran Pilar
Mateo y Virginia Loza, investigadoras del departamento de biología de
la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), lograron revelar que los
organismos más abundantes en las costras biológicas de suelo son dos
especies de cianobacterias —microorganismos capaces de realizar
fotosíntesis—. "De estas dos especies depende la alimentación y la
energía de las otras miles de especies de microorganismos que pueden
llegar a coexistir en una sola pizca de las capas microbianas",
argumentan.
El efecto de la temperatura
Los investigadores encontraron que una de las dos especies, Microcoleus vaginatus, domina las costras en los desiertos más fríos de la zona estudiada, mientras que la otra, Microcoleus steenstrupii, prevalece en los desiertos más cálidos.
"Queríamos saber si habían patrones de distribución geográfica a
escala continental”, afirma Ferran Garcia-Pichel, profesor de la
Facultad de Ciencias de la Vida de la ASU y director de la
investigación.
“Para nuestra sorpresa, encontramos que dos especies distintas de
estos organismos se habían dividido el territorio ordenadamente.
Solíamos pensar que una, Microcoleus vaginatus, era la más importante y dominante, pero ahora sabemos que Microcoleus steenstrupii, la otra, es igual de importante, sobre todo en los climas más cálidos", agrega el microbiólogo.
Un modelo matemático delata a los cambios de temperatura
Tomando en cuenta datos sobre tipos de suelo, química, lluvia, clima
y temperatura, los investigadores utilizaron un modelo matemático que
mostró cómo la temperatura es la variable que mejor explica esta
división geográfica de las dos cianobacterias.
"No solo nos basamos en una correlación de datos. Además, estudiamos
en el laboratorio cultivos de estas dos especies de cianobacterias,
confirmando experimentalmente que la temperatura es lo que las mantiene
separadas”, explica Pilar Mateo, del departamento de biología de la
UAM.
“Esto es realmente importante si tenemos en cuenta que actualmente
la temperatura en el planeta no es estable debido al calentamiento
global. En el suroeste de EE UU, donde realizamos el estudio, los
modelos climáticos predicen cerca de un grado de calentamiento por
década”, agrega la investigadora.
Efectos ecológicos
"Utilizando nuestros datos en modelos climáticos actuales podemos
predecir que, en 50 años, la cianobacteria que va mejor en temperaturas
más cálidas se moverá hacia las regiones más frías de la zona
estudiada. Para entonces, M. steenstrupii podría dominar por completo las cortezas en toda nuestra área de estudio”, declara García-Pichel.
“Desafortunadamente, no sabemos mucho acerca de este microorganismo,
ni sobre lo que puede pasar en el ecosistema con la ausencia de M. vaginatus", agrega el experto.
En el trabajo los investigadores advierten que este patrón de
segregación por temperatura detectado en EE UU puede ser similar en
todo el mundo. Además, consideran que para la especie M. vaginatus no será fácil evolucionar con la suficiente rapidez para tolerar temperaturas más altas.
El equipo hace por tanto un llamado a otros investigadores del clima
para que consideren la variable de estos microorganismos en sus
análisis sobre el calentamiento global.
"Nuestro estudio es relevante más allá de la ecología del desierto.
Es un ejemplo de que las distribuciones microbianas y la distribución
de sus hábitats pueden verse afectados por el cambio climático, algo
que hemos sabido por mucho tiempo para las plantas y los animales.
Ahora no podemos dejar de lado tampoco los microorganismos en nuestras
consideraciones”, enfatiza García-Pichel.
Especies distintas
Aunque son parecidas, M. steenstrupii y M. vaginatus no
están estrechamente relacionadas. Los científicos creen que estas dos
especies de cianobacterias han evolucionado de forma parecida debido a
que sus formas y comportamientos ayudan a estabilizar el suelo, así
como a la creación de las costras biológicas.
Ambas especies tienen cientos de millones de años de antigüedad y se
pueden encontrar en muchos lugares alrededor del mundo. El estudio
aclara que todas las cianobacterias M. vaginatus distribuidas a
lo largo y ancho del planeta están íntimamente relacionadas y son
prácticamente indistinguibles genéticamente. Por el contrario, la
variación individual dentro de M. steenstrupii es mucho mayor: se trata de una especie más diversa genéticamente y se piensa que es mucho más antigua en términos evolutivos.
Referencia bibliográfica:
Ferran Garcia-Pichel1,Virginia Loza1, Yevgeniy Marusenko, Pilar Mateo, Ruth M. Potrafka. Temperature Drives the Continental-Scale Distribution of Key Microbes in Topsoil Communities. Science, 28 June 2013: Vol. 340 no. 6140 pp. 1574-1577. DOI: 10.1126/science.1236404
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